Robot Jellyfish có thể giúp dịch vụ trang bị súng gió ngoài khơi

Robot Jellyfish có thể giúp dịch vụ trang bị súng gió ngoài khơi
Robot của chúng tôi được lấy cảm hứng từ loài sứa mặt trăng thông thường. Willyam Bradberry / Shutterstock 

Một số khu vực hoang sơ và hoang sơ cuối cùng trên Trái đất tồn tại bên dưới biển. Tuy nhiên, các hệ sinh thái biển này đang bị đe dọa bởi các dự án khai thác dưới đáy biển sâu, giàn khoan dầu và vũ khí ngoài khơi. Khi các cơ sở này được xây dựng và bảo trì, chúng có xu hướng phá hủy các mạng lưới sinh thái phong phú xung quanh chúng.

Các kỹ sư và kỹ sư robot đang làm việc để giải quyết vấn đề này, tìm kiếm những cách mới để tạo ra những cỗ máy có thể giúp sửa chữa, bảo trì hoặc kiểm tra các bộ phận dưới biển của ngành công nghiệp ngoài khơi đang phát triển. Được dẫn dắt bởi các đồng nghiệp Thierry Bujard và Gabriel Weymouth từ Đại học Southampton, nhóm của tôi đã tìm ra giải pháp giải quyết vấn đề này, thiết kế robot dưới nước lấy cảm hứng từ những người bơi lội thông minh nhất của tự nhiên: sứa mặt trăng siêu hiệu quả.

Robot thủy sinh truyền thống được thiết kế cho hai mục đích chính: hiệu quả, điều hướng đường dài trên các vùng nước mở và cho các nhiệm vụ đòi hỏi khả năng cơ động cao gần với các công trình ngập nước. Cả hai loại rô bốt đều hoạt động hiệu quả, nhưng ít rô bốt kết hợp việc di chuyển hiệu quả với khả năng cơ động cao. Điều đó có nghĩa là hầu hết các robot thủy sinh đều quá vụng về và cồng kềnh để hỗ trợ ngành công nghiệp ngoài khơi mà không gây hại cho môi trường dưới biển.

Thật vậy, với sự mở rộng của các phát triển ngoài khơi đến các môi trường ngày càng mong manh, ngay cả những robot hàng hải tối tân cũng đang phải vật lộn để đối phó với sự phức tạp của các nhiệm vụ của chúng. Nhiều nghiên cứu hiện đang tiến hành phát triển các robot tự động dưới biển sâu, với các sáng kiến ​​như Xprize cung cấp tài trợ cho một số ý tưởng thú vị nhất.

Máy hàng hải

Để đối phó với những thách thức này, các kỹ sư đã tìm đến sinh học để truyền cảm hứng cho các dạng động cơ robot dưới nước mới. Sau hàng triệu năm tiến hóa, theo logic, các sinh vật sống dưới nước nên đưa ra các mô hình để giúp giải quyết những điểm yếu của cây trồng hiện tại của robot dưới nước.

Phương thức bơi của cá, dựa trên việc vỗ các vây khác nhau của chúng, đã trở thành nguồn cảm hứng chính cho những thử nghiệm các phương tiện dưới nước mới. Nhưng chế độ bơi phản lực xung được sứa ưa chuộng được nhiều người coi là cơ chế đẩy dưới nước hiệu quả nhất thế giới, mang đến một giải pháp công nghệ hấp dẫn hơn mà các nhà chế tạo robot dễ bắt chước hơn nhiều.

Phản lực xung dựa vào sự giãn nở và co lại theo chu kỳ của một khoang rỗng của cơ thể mẫu vật. Hệ thống này thúc đẩy quá trình hấp thụ và thải nước ra ngoài, cuối cùng cung cấp cho sứa một dạng động cơ đẩy.


 Nhận tin mới nhất qua email

Tạp chí hàng tuần Cảm hứng hàng ngày

Mặc dù đơn giản, chiến lược bơi này có thể mang lại sự nhanh nhẹn đáng kinh ngạc cũng như tiết kiệm năng lượng cao. Con mực nhanh nhất có thể di chuyển đến 8 mét / giây sử dụng hệ thống phản lực xung, trong khi sứa Aurelia aurita (còn được gọi là sứa mặt trăng) được biết đến là vận động viên bơi lội hiệu quả nhất hành tinh.

Bằng cách sao chép những sinh vật này khi chúng ta chế tạo robot dưới nước, chúng ta có thể thiết kế các phương tiện dưới nước mới có khả năng kết hợp khả năng cơ động cao với hiệu quả chưa từng có. Trong của chúng tôi nghiên cứu gần đây, chúng tôi đã phát triển một robot mới lấy cảm hứng từ sinh học có thể phù hợp với hiệu suất đẩy của Aurelia aurita. Để làm được điều này, chúng tôi đã bắt chước nguyên tắc chính giúp sứa đạt được hiệu quả đẩy cao: cộng hưởng.

Aurelia aurita hoặc sứa mặt trăngAurelia aurita hay sứa mặt trăng được coi là loài bơi lội hiệu quả nhất trên Trái đất. Richard A McMillin / Shutterstock

Người máy cộng hưởng

Cộng hưởng là một hiện tượng vật lý thường gặp trong nhiều hoạt động hàng ngày như đi bộ, chơi xích đu và thậm chí hát. Ví dụ, nếu chúng ta quan sát một con lắc đang dao động, chúng ta biết từ kinh nghiệm rằng nó sẽ tiếp tục dao động cho đến khi nó dừng lại, treo ở một vị trí thẳng đứng do trọng lực xác định. Tần số mà con lắc dao động được gọi là "tần số riêng" của nó.

Từ kinh nghiệm, chúng ta cũng biết rằng nếu chúng ta muốn giữ cho con lắc dao động, cách dễ nhất để làm điều này là cho nó một cú huých hữu ích mỗi khi nó đạt đến điểm cao nhất của dao động, giống như khi chúng ta đẩy con lắc lên cao hơn. trên xích đu. Khi chúng ta làm điều này, chúng ta đang cho phép con lắc hoặc xích đu "cộng hưởng".

Vì vậy, hiện tượng cộng hưởng xảy ra khi ngoại lực tác động vào hệ ở tần số riêng của nó, làm cho hệ đạt được dao động với biên độ lớn hơn bằng một phần nhỏ của lực cần thiết. Đó là những gì làm cho hoạt động tại cộng hưởng trở nên hiệu quả. Chúng tôi đã áp dụng nguyên tắc tương tự cho động cơ của robot lấy cảm hứng từ sứa của mình.

Chúng tôi đưa ra giả thuyết rằng bằng cách thiết kế một con sứa robot với một hệ thống đẩy đàn hồi, chúng tôi có thể khai thác tần số tự nhiên vốn có của hệ thống đàn hồi đó để điều khiển cơ chế này thành cộng hưởng. Trong sự cộng hưởng, robot của chúng tôi sẽ phát ra các tia phản lực xung cực mạnh với chi phí năng lượng chỉ bằng một phần nhỏ.

Robot do chúng tôi phát triển có một khoang bên trong đàn hồi, có thể mở rộng và thu gọn lại dưới tác dụng của một cơ chế giống như chiếc ô. Khi được thử nghiệm trong bể nước, robot được phát hiện tăng tốc độ bơi khi tốc độ xung của nó gần với tần số tự nhiên của buồng đàn hồi của con sứa robot. Nó chứng tỏ rằng con sứa robot của chúng tôi đã đạt được tiếng vang.

Hiệu quả của một hệ thống tự đẩy, có thể là cơ học hoặc sinh học, dựa trên một phương trình kết hợp giữa công suất được hấp thụ, tốc độ của hệ thống và khối lượng của nó. Khi được áp dụng cho rô bốt của chúng tôi, phương trình đó đặt sứa rô bốt của chúng tôi ngang hàng với Aurelia aurita sứa.

Đây là một kết quả nổi bật với tác động gấp đôi. Một mặt, lần đầu tiên nó cho thấy một hệ thống cơ học có thể đạt được hiệu quả đẩy của những vận động viên bơi lội giỏi nhất trong tự nhiên. Mặt khác, robot của chúng tôi đã giải thích khả năng bơi lội vượt trội của các đối tác sinh học - điều này có thể giúp các nhà sinh vật học quay trở lại nghiên cứu về sứa và mực với một góc nhìn hoàn toàn mới.

Được cung cấp bởi một hệ thống lấy cảm hứng từ những người bơi lội hiệu quả nhất trong tự nhiên, sứa rô bốt của chúng tôi cung cấp một nguyên mẫu của một rô bốt dưới nước năng động và hiệu quả, mà một ngày nào đó, ngành chăn nuôi hải sản ngoài khơi có thể sử dụng để duy trì các bộ phận của cơ sở hạ tầng nằm dưới sóng.

Về các tác giả

Francesco Giorgio-Serchi, thành viên của Thủ tướng trong lĩnh vực người máy và hệ thống tự trị, Đại học Edinburgh

Bài báo này được cập nhật vào ngày 24 tháng 2021 năm XNUMX để ghi công cho nhóm từ Đại học Southampton, những người cũng đã làm việc trong nghiên cứu này.Conversation

Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.

Sách liên quan

Giải ngân: Kế hoạch toàn diện nhất từng được đề xuất để đảo ngược sự nóng lên toàn cầu

của Paul Hawken và Tom Steyer
9780143130444Trước nỗi sợ hãi và sự thờ ơ lan rộng, một liên minh quốc tế gồm các nhà nghiên cứu, chuyên gia và nhà khoa học đã cùng nhau đưa ra một loạt các giải pháp thực tế và táo bạo cho biến đổi khí hậu. Một trăm kỹ thuật và thực hành được mô tả ở đây, một số người nổi tiếng; một số bạn có thể chưa bao giờ nghe nói Chúng bao gồm từ năng lượng sạch đến giáo dục các cô gái ở các nước thu nhập thấp hơn đến các hoạt động sử dụng đất kéo carbon ra khỏi không khí. Các giải pháp tồn tại, có hiệu quả kinh tế và các cộng đồng trên toàn thế giới hiện đang ban hành chúng với kỹ năng và quyết tâm. Có sẵn trên Amazon

Thiết kế các giải pháp khí hậu: Hướng dẫn chính sách cho năng lượng carbon thấp

của Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
1610919564Với những tác động của biến đổi khí hậu đã gây ra cho chúng ta, nhu cầu cắt giảm lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính trên toàn cầu là không kém phần cấp bách. Đó là một thách thức khó khăn, nhưng các công nghệ và chiến lược để đáp ứng nó vẫn tồn tại ngày nay. Một bộ nhỏ các chính sách năng lượng, được thiết kế và thực hiện tốt, có thể đưa chúng ta vào con đường hướng tới một tương lai các-bon thấp. Hệ thống năng lượng rất lớn và phức tạp, vì vậy chính sách năng lượng phải được chú trọng và tiết kiệm chi phí. Phương pháp tiếp cận một kích thước phù hợp với tất cả đơn giản là sẽ không hoàn thành công việc. Các nhà hoạch định chính sách cần một nguồn lực rõ ràng, toàn diện để vạch ra các chính sách năng lượng sẽ có tác động lớn nhất đến tương lai khí hậu của chúng ta và mô tả cách thiết kế tốt các chính sách này. Có sẵn trên Amazon

Đây Changes Everything: Chủ nghĩa tư bản vs khí hậu

bởi Naomi Klein
1451697392In Đây Changes Everything Naomi Klein lập luận rằng biến đổi khí hậu không chỉ là vấn đề khác được nộp gọn gàng giữa thuế và chăm sóc sức khỏe. Đó là một báo động kêu gọi chúng tôi sửa chữa một hệ thống kinh tế đã làm chúng tôi thất bại theo nhiều cách. Klein xây dựng một cách tỉ mỉ trường hợp làm thế nào để giảm lượng khí thải nhà kính một cách ồ ạt là cơ hội tốt nhất của chúng tôi để đồng thời giảm bất bình đẳng, tưởng tượng lại các nền dân chủ bị phá vỡ của chúng tôi và xây dựng lại nền kinh tế địa phương bị cắt đứt. Cô vạch trần sự tuyệt vọng về ý thức hệ của những người từ chối biến đổi khí hậu, những ảo tưởng lộn xộn của những người theo chủ nghĩa địa lý và sự thất bại bi thảm của quá nhiều sáng kiến ​​xanh chính thống. Và cô ấy chứng minh chính xác lý do tại sao thị trường không khắc phục được và không thể khắc phục khủng hoảng khí hậu mà thay vào đó sẽ làm mọi thứ tồi tệ hơn, với các phương pháp khai thác cực kỳ nghiêm trọng và gây tổn hại về mặt sinh thái, kèm theo chủ nghĩa tư bản thảm họa tràn lan. Có sẵn trên Amazon

Từ Nhà xuất bản:
Mua hàng trên Amazon để giảm chi phí mang lại cho bạn InsideSelf.comelf.com, MightyNatural.com, ClimateImpactNews.com miễn phí và không có nhà quảng cáo theo dõi thói quen duyệt web của bạn. Ngay cả khi bạn nhấp vào một liên kết nhưng không mua các sản phẩm được chọn này, bất kỳ thứ gì khác bạn mua trong cùng một lượt truy cập trên Amazon đều trả cho chúng tôi một khoản hoa hồng nhỏ. Không có chi phí bổ sung cho bạn, vì vậy hãy đóng góp cho nỗ lực. Bạn cũng có thể sử dụng liên kết này sử dụng cho Amazon bất cứ lúc nào để bạn có thể giúp hỗ trợ những nỗ lực của chúng tôi.

 

Bạn cũng có thể thích

NGON NGU CO SAN

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

theo dõi Nội bộ trên

icon facebookicon twitterbiểu tượng youtubebiểu tượng instagrambiểu tượng pintrestbiểu tượng rss

 Nhận tin mới nhất qua email

Tạp chí hàng tuần Cảm hứng hàng ngày

Marie T.Russell's Daily Inspiration

VOERSELF VOICE

Tự chăm sóc bản thân trông như thế nào: Đây không phải là một danh sách việc cần làm
Tự chăm sóc bản thân trông như thế nào: Đây không phải là một danh sách việc cần làm
by Kristi Hugstad
Nó không phải là xu hướng mới nhất. Nó không phải là một hashtag trên mạng xã hội. Và nó chắc chắn không ích kỷ.…
Tử vi tuần: ngày 3 - 9 tháng 2021 năm XNUMX
Tử vi tuần hiện tại: ngày 3 - 9 tháng 2021 năm XNUMX
by Pam Younghans
Tạp chí chiêm tinh hàng tuần này dựa trên ảnh hưởng của các hành tinh và đưa ra các quan điểm và…
Những gì Michelangelo đã dạy tôi về việc tìm kiếm sự tự do khỏi sợ hãi và lo lắng
Những gì Michelangelo dạy tôi: Tự do khỏi sợ hãi và lo âu
by bởi Wendy Tamis Robbins
Hai tuần sau khi ly thân với người chồng đầu tiên, tôi đặt một chuyến du lịch bằng xe buýt qua Ý, chuyến đi đầu tiên của tôi…
Xóa tàn dư của một phụ huynh lạm dụng, không yêu
Xóa tàn dư của một phụ huynh lạm dụng, không yêu
by Maureen J. St. Germain
Bạn sắp học một kỹ thuật rất cụ thể để xóa tiềm thức của bạn khỏi tất cả những điều cũ…
Quán cà phê sửa chữa: Phong trào toàn thế giới của những tình nguyện viên đam mê
Quán cà phê sửa chữa: Phong trào toàn thế giới của những tình nguyện viên đam mê
by Martine Postma
Rõ ràng mọi người trên toàn thế giới đã sẵn sàng cho sự thay đổi, sẵn sàng nói lời tạm biệt với xã hội vứt bỏ của chúng ta và…
Năm bước để thoát khỏi thái độ thích thú của bạn
Năm bước để thoát khỏi thái độ thích thú của bạn
by Jude bijou
Bạn có tâm trạng tiêu cực và khó thoát ra không? Cảm giác kéo dài của bạn dường như…
Chúng ta không thể che giấu sự thật: Full Supermoon ở Scorpio
Chúng ta không thể che giấu sự thật: Full Supermoon trong Scorpio
by Sarah Varcas
Siêu tuần trăng này đã diễn ra đầy đủ ở Scorpio lúc 3:33 sáng ngày 27 tháng 2021 năm XNUMX. Nó nằm đối diện với phần còn lại của…
Giấc mơ tiền nhận thức Daisy-Chains: Những chi tiết "tầm thường" của cuộc sống
Giấc mơ tiền nhận thức Daisy-Chains: Những chi tiết "tầm thường" của cuộc sống
by Eric Wargo
Bạn sẽ khám phá ra khi nhật ký giấc mơ của bạn phát triển rằng những giấc mơ của bạn được kết nối với nhau trong một trang web rộng lớn hoặc…

ĐỌC MOST

Trồng các biển quảng cáo hoa trong vườn của bạn để giúp các lỗi gặp rắc rối
Trồng các biển quảng cáo hoa trong vườn của bạn để giúp các lỗi gặp rắc rối
by Samantha Murray, Đại học Florida
Côn trùng bị thu hút bởi những cảnh quan nơi các loài thực vật có hoa cùng loài được nhóm lại với nhau…
Bạo lực gia đình: Kêu gọi trợ giúp ngày càng tăng - Nhưng câu trả lời vẫn chưa dễ dàng hơn
Bạo lực gia đình: Kêu gọi trợ giúp ngày càng tăng - Nhưng câu trả lời vẫn chưa dễ dàng hơn
by Tara N. Richards và Justin Nix, Đại học Nebraska Omaha
Các chuyên gia dự kiến ​​sự gia tăng nạn nhân bạo lực gia đình tìm kiếm sự giúp đỡ trong năm ngoái (2020). Nạn nhân…
Biến đổi khí hậu đe dọa cà phê - Nhưng chúng tôi đã tìm thấy một loài hoang dã ngon có thể giúp tiết kiệm cho buổi sáng của bạn
Biến đổi khí hậu đe dọa cà phê - Nhưng chúng tôi đã tìm thấy một loài hoang dã ngon có thể giúp tiết kiệm cho buổi sáng của bạn
by Aaron P Davis, Vườn bách thảo Hoàng gia, Kew
Thế giới yêu thích cà phê. Chính xác hơn, nó rất thích cà phê arabica. Từ mùi mới của nó…
6 bước để tạo bài tập thể dục tại nhà nhạy cảm với chấn thương
6 bước để tạo bài tập thể dục tại nhà nhạy cảm với chấn thương
by Laura Khoudari
Tìm ra cách bắt đầu (hoặc quay trở lại) tập thể dục theo cách mà cảm xúc và thể chất…
Thời tiết xấu có thể thực sự gây đau đầu không?
Thời tiết xấu có thể thực sự gây đau đầu không?
by Amanda Ellison, Đại học Durham
Cho dù đó là người thân đau khớp của bạn, những người biết mưa đang ập đến khi đầu gối của họ đau nhức hay…
Làm thế nào để đạt được mục tiêu đầy tham vọng là bảo tồn 30% diện tích Trái đất vào năm 2030
Làm thế nào để đạt được mục tiêu đầy tham vọng là bảo tồn 30% diện tích Trái đất vào năm 2030
by Matthew Mitchell, Đại học British Columbia
XNUMX quốc gia, bao gồm Canada, Liên minh Châu Âu, Nhật Bản và Mexico đã cam kết đáp ứng…
Tranh luận với những người bạn yêu thương? Làm thế nào để có một cuộc tranh chấp gia đình lành mạnh
Tranh luận với những người bạn yêu thương? Làm thế nào để có một cuộc tranh chấp gia đình lành mạnh
by Jessica Robles, Đại học Loughborough
Không giống như gia đình hoàng gia của Anh, hầu hết chúng ta không có lựa chọn chuyển đến một quốc gia khác khi chúng ta…
Vai trò của nam giới trong những năm 1970 Các chiến dịch chống phân biệt giới tính có thể dạy chúng ta về sự đồng ý
Vai trò của nam giới trong những năm 1970 Các chiến dịch chống phân biệt giới tính có thể dạy chúng ta về sự đồng ý
by Lucy Delap, Đại học Cambridge
Phong trào nam giới chống phân biệt giới tính những năm 1970 có cơ sở hạ tầng gồm các tạp chí, hội nghị, trung tâm dành cho nam giới…

Thái độ mới - Khả năng mới

Nội địa.comClimateImpactNews.com | InnerPower.net
MightyNatural.com | WholisticPolitics.com
Copyright © 1985 - 2021 InnerSelf Publications. Tất cả các quyền.